Vom Versuch bis zum Produkt

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1 1 Vom Versuch bis zum Produkt Individueller Rundum-Service in der Nassvliestechnik durch Flexibilität, Innovation und Kooperation Referent: Helmuth Pill Kopierschutz beachten Vliesstoffe, die im Nassvlies (Wetlaid) -Verfahren hergestellt werden, gewinnen immer mehr an Bedeutung. Voraussetzung ist, dass sich die Rohstoffe mit Wasser in Fasern zerlegen und auf ein Sieb aufbringen lassen. Ist das der Fall, eröffnen sich vollkommen neue Wege für Hersteller und Anwender. Aufgrund der Entwicklung von neuen High-tech Fasern und der Wiederentdeckung von natürlichen Fasern als moderne Baumaterialien entstehen ständig neue Anwendungsgebiete für Vliesstoffe in nahezu allen industriellen Bereichen. Einsatzgebiete sind die Industrie, Kraftfahrzeug-Hersteller, Flugzeugbau und die Raumfahrt sowie die Landwirtschaft und das Bauwesen, der medizinisch-hygienische Bereich und die Hauswirtschaft. Die Nassvliestechnologie hat ihre Ursprünge in der Papierindustrie. Daher werden die heutigen Anlagen zur Nassvliesherstellung meistens von Papiermaschinenherstellern angeboten und orientieren sich an den Bedürfnissen der technisch sehr anspruchsvollen und schnellen Papierindustrie. Obwohl das technische Niveau der Vliesstoffindustrie im Vergleich zur traditionellen Textilindustrie sehr viel höher ist, erreicht die Vliesstoffindustrie noch nicht die Produktionsgeschwindigkeiten und -kapazitäten die in der Papierindustrie üblich sind. Und auch sonst unterscheidet sich das Wetlaid-Verfahren zur Vliesherstellung deutlich von der typischen Papierherstellung.

2 2 Zur Papierherstellung wird meist Zellstoff mit Wasser vermischt und mit Hilfe von Mahlgeräten, Entstippern und Cleanern zu einem homogenen Stoff aufbereitet, der über Zwischenbehälter in die Papiermaschine gepumpt wird. Der Faserstoff hat vor der Entwässerung eine Konsistenz von etwa 1 % (das sind 10 g Fasern in einem 1 Liter Wasser). Diese Suspension wird über ein Verteilersystem in den Stoffauflauf geleitet, durch einen verstellbaren, dünnen Spalt gepumpt. Das Wasser fließt durch das Sieb ab, während die Fasermasse auf dem Sieb bleibt. Das Sieb ist horizontal ausgerichtet und bietet daher nur eine kurze Strecke für die Faserablage und Formation. Dieses System eignet sich zur Papierproduktion aus kurzen Fasern oder Pulp mit hoher Dichte und geringer Porosität. Um Filter herzustellen, benötigt man allerdings ein Material von kontrollierter Porosität. Dazu muss die Vliesbildungsstrecke verlängert und schräg ausgerichtet werden, damit sich die Fasern aufbauend ablegen können. Dabei ist die Konsistenz des Faserstoffs deutlich reduziert, auf ca. 0,03 % (0,3 g Fasern auf 1 Liter Wasser). Auch hier werden die Fasern auf dem Entwässerungssieb abgelegt. Die Stoffdichte der Suspension ist sehr gering, deshalb kann sich jede einzelne Faser nahezu ungehindert in der strömenden Flüssigkeit bewegen, ehe sie sich zu den anderen Fasern in Wirrlage auf das Sieb ablegt. So entsteht ein homogenes Produkt mit kontrollierter Porosität. Offene Nassvliessysteme können nur den Spalt zwischen Stoffauflauf-Deckellippe und dem Sieb individuell kontrollieren, was dazu führt, dass nicht die ganze Suspensionsmenge über die gesamte Formationszone mit der gewünschten Strömungsgeschwindigkeit zum Ablagepunkt geführt wird.

3 3 Neuere geschlossene Systeme des Nassvlies-Formers ermöglichen eine exaktere Kontrolle der Rahmenbedingungen. Der im Strömungskanal aufgebaute Druck sorgt dafür, dass die Suspension kontrolliert dem Schrägsieb zugeführt wird und es zu weniger Faser- entmischungen kommt. Durch einen Rundverteiler mit Lochplatte wird die Suspension unter homogenem Druck und Strömungs- bedingungen geleitet, ohne dass es zu Irritationen oder zur Entmischung der Suspension kommen kann. Aus dem Rundverteiler wird die Suspension durch flexible, gleich lange Schläuche zum Stoffauflauf geleitet und erzielt so einen völlig homogenen Stoff. Mit dem Schrägsiebformer können Fasern von 1 bis 24 mm eingesetzt werden, in manchen Fällen sogar noch längere. Diese vereinfachte Darstellung einer Schrägsiebpartie und seines Stoffauflaufs zeigt, wie die Fasern in einer Bütte durch ein Rührwerk zu einer homogenen Suspension vermischt werden. Die Durchflussmenge bei einer Produktionslinie liegt je nach Fasereigenschaft bei ca l/min je 1 Meter Arbeitsbreite (aber die bleiben im Umlauf) Film - Vorführung

4 4 Das nachfolgende vereinfachte Prinzip-Schema zeigt einen Stoffauflauf für eine Anlage zur Herstellung von Automobilfiltermaterial, bestehend aus drei Linien. Blau: Gelb: Linie für lange synthetische Fasern Linie für Cellulose oder natürliche kurze Fasern, Orange: Linie für die Wiederverwendung von abgespritztem Fasermaterial aus dem Randbeschnitt oder der beim Anfahren der Anlage anfallende Teilproduktion bzw. von nicht optimalen Warenformationen.

5 5 Das Prinzip des Nassvlies Formers: Faserzuführung Faserzuführung Eine große Menge Wasser zirkuliert vom Tank mittels einer Kreiselpumpe und spezieller Anschlussrohrleitungen durch den Rundverteiler und die flexiblen Schlauchleitungen in den Stoffauflauf. Das Wasser fließt durch das Sieb zurück in den Tank. Die Fasern bleiben auf dem Sieb und werden zur nachfolgenden Maschine transportiert. Das zirkulierende Wasser verbleibt größtenteils im Kreislauf. Das Fasermaterial trägt eine Wassermenge, die etwa viermal so hoch ist wie das trockene Eigengewicht der Fasern. Der Rundverteiler enthält nach dem konischen Zulauf eine Lochplatte mit Bohrungen mit einer genau definierten Anzahl von Perforationen in ebenso genau definierter Größe und mit seitlichen Ausgängen für die flexiblen Schlauchleitungen. Im oberen Bereich des Behälters über dem Wasserniveau ist ein Druckluftpolster. Dieses wirkt pulsationsdämpfend wie eine Membrane, um die im System vorkommenden Pumpenschläge zu reduzieren und um die Suspension nach den schnellen Fördergeschwindigkeiten nach der Mischung mit den Fasern zu entlüften.

6 6 Eine besondere Option ist ein doppelter Stoffauflauf für zwei Lagen Suspension. Der Vorteil dieses Systems ist, dass Fasern aus unterschiedlichen Materialien oder Mischungen, schichtweise abgelegt werden können. Dabei gibt es eine Verfilzung der Mittelschicht, die die Lagen ohne Hilfsmittel zusammenhält. Nassvlies / wetlaid Anlagen bestehen im Wesentlichen aus folgenden Baugruppen: Stoff-Aufbereitung und -Zuführung Entwässerungskasten schräge Formationsstrecke Rohrsauger sowie Zusatzkomponenten falls erforderlich Wie fein dispergierte Fasern auf einem Sieb abgelegt und anschließend entwässert werden, kommt in Laborversuchen zum Ausdruck. Das Verfahren läuft in der Regel wie folgt ab: Fasermaterial z.b. Polyester wird portioniert und in einer Bütte aufgelöst. In der Anlage wird das Umlaufwasser vom SW 1 in die Zulaufleitung gepumpt. Von dort gelangt es durch Verteiler, Stoffauflauf und das umlaufende Sieb in den Entwässerungskasten und von dort wieder zurück in den SW 1 Tank. Die Fasersuspension strömt aus der Bütte zur Pumpe und vermischt sich danach, noch weiter verdünnt, mit Umlauf-Wasser. Somit wird in diese Kreislaufwasserleitung der Faserstoffstrom gepumpt. Die Fasern wirbeln auf das Schrägsieb zu, das sie aus der Flüssigkeit filtert. Es entsteht ein homogenes Vlies, das in Längs Quer - und Z- Richtung gesteuert werden kann. Sonderfunktionen Der Einbau zusätzlicher Komponenten ermöglicht auch eine Vliesherstellung mit speziellen Faserstoffen: zum Beispiel unterschiedlichen Fasermischungen, High-Tech- Fasern oder Mikro-Glas, Naturfasern oder.. Doppel-, oder dreifach Lagen mit Hilfe von Lamellenstoffaufläufen

7 7 Entwicklung und Forschung Eine Wetlaid-Laboranlage mit einer Formationsbreite von 300 mm wurde auch im RRi Technikum für unsere Entwicklungsversuche installiert und steht auch unseren Kunden für kostengünstige Versuche mit einem Minimum an Rohmaterial, Wasser, Energie und personellem Aufwand zur Verfügung. Sollten die dort möglichen Kombinationen der Maschinenelemente nicht dem Bedarf entsprechen, können wir oft auch die Anlagen unserer Kunden benützen. Die erzielten Ergebnisse sind aussagekräftig, reproduzierbar und können zur Auslegung von Groß-Anlagen herangezogen werden. Sie bringen Ihre Fasern Wünsche und Ideen - und wir sorgen dafür, dass Sie möglichst zufrieden mit einer von uns gemeinsam hergestellten Rolle Vliesstoff nach Hause fahren.